Die Zukunft im Klimawandel?

Abb. 1: BAWBildatlas – Darstellung möglicher Zukünfte im Klimawandel

Meeresspiegelanstieg, Meteorologie, Topographie des Wattenmeers, binnenseitiger Abfluss in die Ästuare, … alles wird sich im Klimawandel verändern. Und das nicht einzeln nacheinander, sondern alles parallel auf unterschiedlichen Zeitskalen, weil alles mit allem zusammenhängt.
Wir wagen einen Blick in die Zukunft und zeigen mit Hilfe von Computersimulationen, was uns erwarten könnte.

In vorangegangenen Studien wurden die zahlreichen an der Küste vom Klimawandel beeinflussten Komponenten einzeln untersucht. Im BMVI-Expertennetzwerk gehen wir einen Schritt weiter und wollen herausfinden, wie eine mögliche Zukunft aussehen kann, in der die zu erwartenden Veränderungen zusammenspielen.

Abb. 2: Mittlere Überflutungsdauer im heutigen Zustand (oben) und in der fernen Zukunft (unten).

Für die nahe Zukunft (2031-2060) und ferne Zukunft (2071-2100) werden einzelne Jahre mit einem hydrodynamisch-numerischen Modell simuliert und die kombinierten Auswirkungen des Klimawandels auf die Deutsche Bucht und die angrenzenden Ästuare Ems, Weser und Elbe analysiert.
Die dafür benötigten Randwerte werden durch die Bundesoberbehörden BSH, DWD, BfG und BAW erarbeitet.
Aus den Ergebnissen können mögliche Betroffenheiten für Infrastruktur sowie Küsten- und Naturschutz abgeleitet werden. Beispielsweise lässt sich folgern, dass die Wattflächen in der fernen Zukunft im Vergleich zum heutigen Zustand abnehmen können (Abb. 2).

Weitere Ergebnisse sind in dem nun erschienenen BAW Bildatlas „Darstellung möglicher Zukünfte im Klimawandel“ zusammengefasst und können online eingesehen werden.

„Bietje Anners“ – Bohrtechniktage 2020 in Bad Zwischenahn

Unter dem plattdeutschen Motto „bietje anners“, also ein „bisschen anders als sonst“ fanden in diesem Jahr vom 23.09. bis 25.09.2020 die Bohrtechniktage in Bad Zwischenahn statt. Begleitet von einer umfangreichen Fachausstellung bieten die Bohrtechniktage alle drei Jahre eine Plattform für den Austausch von Planern, Behörden, Herstellern und Anwendern zum Brunnenbau und artverwandten Themen.

In zwei parallellaufenden Vortrags- und Diskussions-Sessions wurden Themen wie die normgerechte Bodenansprache, aktuelle Entwicklungen bei Bohrverfahren, Ankerherstellung, Spezialtiefbaugerätschaften und Baugrundrisiko erörtert. Die BAW war mit einem Messestand und Informationen zu gängigen geotechnischen Baugrunduntersuchungen, zwei Vorträgen und bei der Moderation der Vortrags- und Diskussionsblöcke vertreten.

Dr.-Ing. Jan Kayser hielt den Eröffnungsvortrag. Er präsentierte die Aufgaben des geotechnischen Sachverständigen für technisch anspruchsvolle Ingenieurbauwerke und verwies abschließend auf die zunehmende Bedeutung der Digitalisierung in der Geotechnik. Dr.-Ing. Martin Pohl stellte die umfangreichen Baugrunderkundungen und Planungsmaßnahmen für den Neubau der Schleuse Lüneburg vor. Alexander Franck und Andreas Janzen übernahmen die Moderation ausgewählter Vortragssessions am Donnerstag. Am Messestand wurden von den Kolleg:innen des geotechnischen Labors Hamburg neben den herkömmlichen Mitteln zur Beschreibung des Bodens, also z. B. die Ansprache am Kern, der Versuch nach Casagrande und eine Triaxialzelle, auch moderne Hilfsmittel wie der Partikelanalysator erklärt. Besonderes Interesse beim Publikum weckte die „neue“ Kernscheidemaschine der BAW, die erst vor Kurzem mit einer Einfassung aufgerüstet wurde, um den Arbeitsschutz der Mitarbeiter:innen zu verbessern.

Messestand der BAW mit Triaxialzellen, KD-Stand, Camsizer, Bohrkern und Proben
Messestand der BAW u.a. mit Triaxialzelle, KD-Stand, Partikelanalysator, Mikroskop und Bohrkern
(Foto: Martin Pohl)

Dank eines umfangreichen Hygienekonzeptes mit Maßnahmen wie Temperaturmessung am Eingang, ein Einbahnstraßensystem, Mund-Nasenschutz-Pflicht und Abstandsregeln konnte die Veranstaltung auch in schwierigen Corona-Zeiten ausgerichtet werden. Ein großes Lob an die Organisator:innen, die damit zeigen konnten, dass auch in der derzeitigen Situation nicht gänzlich auf einen persönlichen fachlichen Austausch verzichtet werden muss.

Vortragssaal mit corona-konformer Sitzordnung
Vortragssaal mit corona-konformer Sitzordnung (Foto: Dirk Augner)

… eine vollgepackte Messwoche am Eider-Sperrwerk

In der vergangenen Woche ist eine aufwändige Messkampagne am Eider-Sperrwerk erfolgreich durchgeführt worden. Hier im BAW Blog ist bereits über die vorbereitende Geräteerprobung berichtet worden.
Im Kern ging es darum, die Strömungs- und Durchflussverhältnisse am Eider-Sperrwerk zu insgesamt vier verschiedenen Betriebszuständen zu erfassen. Betriebszustand bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Wehrtore in Abhängigkeit von der hydrologischen Situation und der Tidephase geöffnet oder geschlossen werden. Dies geschieht zum einen, um die Entwässerung des Hinterlandes zu gewährleisten und zum anderen um den Sedimenteintrag in das Ästuar zu minimieren und die Schiffbarkeit der Eider sicher zu stellen.

Blick auf das Eider-Sperrwerk gen Norden mit eingezeichneten Messquerschnitten

Auf zwei Messquerschnitten in ca. 80 m Entfernung binnen- und seeseitig des Eider-Sperrwerks wurden parallel kontinuierliche ADCP-Querprofilmessungen über den Zeitraum eines kompletten Tidezyklus aufgenommen. Inklusive Vor- und Nachlauf bedeutet dies ca. 14 Stunden reine Messzeit pro Tag, plus jeweils ca. 2-3 Stunden für die Mobilisierung und Demobilisierung der Messanlage. Ein anspruchsvolles Pensum also, welches nur durch einen Zwei-Schicht-Betrieb umgesetzt werden konnte. Hierfür waren ständig 10 Kolleginnen der BAW und des beteilgten Ingenieurbüros IMP, Oldenburg vor Ort.

Für den Aufbau und Betrieb der Messanlage war ein hoher logistischer Aufwand erforderlich. Da die Messungen in einem nicht befahrbaren Bereich vor dem Sperrwerk stattfanden, wurde eigens eine Seilbahnanlage mit einer Spannweite von ca. 300 m entworfen und in den Werkstätten der BAW angefertigt. An dieser Seilbahnanlage ist dann eine Trägerplattform kontinuierlich über den Messquerschnitt geführt worden. Die hierauf installierten Mess-Systeme sind dann von Land aus per WLAN fernbedient worden.

Messfahrt in der Abenddämmerung. Kleines Bild: Einsetzen der Trägerplattform

Die Arbeiten wurden durch das WSA Tönning logistisch in hervorragender Weise unterstützt. So mussten beispielsweise an allen vier Ankerpunkten der Seilbahnanlage tonnenschwere Tetrapoden als Gegengewicht gesetzt werden. Hierfür war auf dem seeseitigen Messquerschnitt sogar der Einsatz des WSV-eigenen Tonnenlegers „TRITON“ erforderlich.

Tonnenleger „TRITON“ beim Setzen einer Tetrapode – ein schwieriges Manöver direkt vor dem Sperrwerk

In der Messwoche vom 13. bis zum 18.09 konnten nun die vier vorgesehenen Betriebszustände wie geplant abgearbeitet werden. Die beiden Messflösse haben ca. 1.100 mal die Eider vor dem Sperrwerk überquert und dabei eine Strecke von über 240 km ohne nennenswerte Störung zurück gelegt. Das war eine großartige Teamleistung aller Beteiligten.

Da die Eider-Treene-Sorge Region, die durch das Sperrwerk von der Nordsee getrennt wird, von großer Bedeutung für die Entwässerung des nördlichen Schleswig-Holsteins ist, fanden die Arbeiten der BAW auch das Interesse der lokalen Presse und von NDR Fernsehen und Hörfunk. In der Abendausgabe des „Schleswig-Holstein-Magazins“ wurde ein Kurzbericht gesendet, der NDR Hörfunk berichtete und in der Dithmarscher Landeszeitung erschien ein ausführlicher Artikel.

Das NDR-Fernsehen zu Gast an der Mess-Stelle

Mit dieser Messkampagne können erstmalig seit Inbetriebnahme des Eider-Sperrwerks im Jahr 1973 exakte Strömungs- und Durchflussdaten bereit gestellt werden. Damit stehen wichtige Basisdaten für die durch die BAW zu erstellende wasserbauliche Systemanalyse zur Verfügung.

Wie geht es weiter? Anfang Oktober werden zunächst noch die 5 Messgeräteverankerungen geborgen, die ebenfalls im Rahmen dieses Projektes in der Außen- und Tideeider ausgebracht wurden. Und dann geht es an die Analyse, Bewertung und Dokumentation der Daten – der Teil der Arbeit, der erfahrungsgemäß den erheblich größeren zeitlichen Aufwand erfordert – und dann berichtet meist auch kein Fernsehen mehr.
Aber wir vielleicht an dieser Stelle.

Verfasst von Christian Maushake

Ich bin seit 1989 bei der BAW angestellt und beschäftige mich seit Mitte der 90-er Jahre mit Naturmessungen in Küstengewässern und Ästuaren, schwerpunktmäßig mit der Erhebung von Validierungsdatensätzen für die numerische Simulation

Frischer Wind an der Küste – neuer Internetauftritt des KFKI

Ganze 9 Monaten arbeiten wir in der Geschäftsstelle des Kuratoriums für Küsteningenieurwesen (KFKI) bereits an der Veröffentlichung des neuen Fachportals des KFKI. Bei mir liefen die technischen, grafischen und fachlichen Fäden zusammen und heute, am 31.08.2020, ist es endlich soweit:

Die neue Webseite www.kfki.de geht online!

Stolze 10 Jahre hat die bisherige, gewachsene KFKI-Webseite die Forschungscommunity an der Küste begleitet. Nun steht eine neue und barrierefreie Seite zur Verfügung, die auf jedem Endgerät korrekt angezeigt wird.

KFKI Fachportal
Startseite des KFKI Fachportals – www.kfki.de

Im Zuge der Erneuerung der Webseite sollten nicht nur die Inhalte aktualisiert werden, sondern auch ein vollständiges Corporate Design entwickelt werden.

Dazu haben wir gesammelt, was die Menschen mit dem KFKI verbinden – z. B. das Blau des Wassers, das Beige des Sandes, das Grün des Vorlandes und der Deiche sowie der Wunsch nach einer klaren Herangehensweise im Küsteningenieurwesen. Das neue Logo spiegelt einige dieser Punkte wieder.

Logo KFKI
Neues Logo KFKI

In den letzten Monaten habe ich vieles dazugelernt: Eine Brotkrümelspur gibt es nicht nur bei Hänsel und Gretel, sondern sie dient auf einer Webseite zur Orientierung und ist tatsächlich für Hänsel und Gretel wichtig, damit sie wieder den Weg zurück aus dem Wald der Unterseiten mit Hilfe der Brotkrümelleiste finden. Denn nicht nur das Design einer Webseite ist wichtig, sondern auch die Benutzerführung.

Brotkrümelleiste
Brotkrümelleiste unterhalb des Bildes

Klick- und Downloadstatistiken der letzten Jahre wurden ausgewertet, um zu erfahren welche Bereiche von den Nutzern am häufigsten besucht wurden. Inhaltlich wurde jede Menge gekürzt, überarbeitet und neu strukturiert, um alle wesentlichen Inhalte so benutzerfreundlich wie möglich zusammenzustellen.

Es stehen nun alle Hefte der Schriftenreihe Die Küste (inklusive der Westküste Hefte), dem Wissensarchiv für Forschung und Technik an der Nord- und Ostsee, als Open Access Veröffentlichungen zum freien Download bereit. Seit Heft 87 wird jeder Artikel mit einer DOI versehen und vorab Online First veröffentlicht.

Die Digitalisierung und Aufbereitung der Artikel Die Küste und deren Metadaten hat sich bezahlt gemacht, denn diese werden nun beispielsweise in HENRY (Hydraulic Engineering Repository der Bundesanstalt für Wasserbau) in Google Scholar und der Deutschen Digitalen Bibliothek (DDB) zur Verfügung gestellt und für die Erzeugung von DOIs benötigt.

Die Projektdatenbank wurde ebenfalls komplett überarbeitet, alle noch vorhandenen Abschlussberichte der durch das KFKI geförderten Forschungsprojekte seit 1973 wurden digitalisiert und stehen nun als durchsuchbare PDF-Dateien zum freien Download bereit und der Newsletter
KFKI aktuell erscheint nun online im HTML-Format.

Zu guter Letzt möchte ich mich beim gesamten Projektteam für die kompetente Betreuung, Beratung und Ausführung und für die wertvollen Tipps und kreativen Hinweise bedanken.

Falls doch der Fehlerteufel ein Schlupfloch gefunden hat, kontaktieren Sie mich gerne (kfki-sekretariat@baw.de), ich freue mich über alle Hinweise, Lob, Kritik und Anregungen.

Wie ich finde, ist es uns gemeinsam gelungen, gerade in Zeiten in denen es immer wichtiger wird digitalisiert zu arbeiten, einen frischen Wind in das KFKI zu bringen.

Verfasst von Michaela Stiller

Kuratorium für Forschung im Küsteningenieurwesen - Assistentin der Geschäftsführung

Nostalgischer Blick auf 2019

Für diejenigen, die in der Forschung tätig sind, wird 2020 ein ungewöhnliches Jahr ohne Konferenzen, Workshops und Kongresse sein. Einige von ihnen sind online gegangen; es wird jedoch viel verpasst, wenn persönliche Gespräche und Kontakte von Angesicht zu Angesicht fehlen. Ich blicke mit ein wenig Wehmut auf das Jahr 2019 zurück, als die BAW mir die Gelegenheit gab, an zwei der wichtigsten Konferenzen im Bereich der angewandten Probabilität im Bauwesen teilzunehmen: die International Conference on Application of Statistics and Probability in Civil Engineering (ICASP) in Seoul und die European Safety and Reliability Conference (ESREL) in Hannover. Die erste Konferenz findet in der Regel alle vier Jahre in Asien oder in Amerika statt, obwohl sie von internationalen Wissenschaftlern aus aller Welt besucht wird, die auf den Gebieten Sicherheit, Risiko, Resilienz und Zuverlässigkeit ziviler Infrastrukturen forschen. Sie gibt einen Überblick über den Stand der Forschung in Ländern, die von Naturkatastrophen und Klimawandel stark betroffen sind. Die Aufmerksamkeit wird auch auf die Alterung der zivilen Infrastrukturen gerichtet, ein Problem, das endlich als eine der größten Herausforderungen moderner Gesellschaften erkannt wurde. Die zweite Konferenz findet jedes Jahr in Europa statt: Die Themen sind ähnlich der Erstgenannten, aber der Schwerpunkt liegt auf Systemen wie Kernkraftwerken oder Stromnetzen. Techniken der künstlichen Intelligenz sind in diesem Bereich bereits implementiert, aber es finden oft harte Debatten über die Wirksamkeit solcher Ansätze statt.
In Seoul hatte ich die Gelegenheit Hiba Baroud, Assistenzprofessorin für Bau- und Umweltingenieurwesen und Littlejohn Dean’s Faculty Fellow an der Vanderbilt University (Nashville, USA), zu treffen. Sie kam auf mich zu und war überrascht, eine Forscherin auf dem Gebiet der Resilienz von Wasserstraßeninfrastrukturen zu treffen, dem Thema ihrer Doktorarbeit. Es versteht sich von selbst, dass sich daraus sofort eine Freundschaft entwickelte!
Dr. Baroud hat an der University of Oklahoma in Industrial and System Engineering promoviert. Sie hat einen Master of Mathematics vom Department of Statistics and Actuarial Science an der University of Waterloo, wo sie sich in ihrer Forschung auf die Anwendung von Statistiken, insbesondere Zeitreihenmodellen, zur Analyse von Finanzdaten konzentrierte. Davor erwarb sie ihren B.S. in Aktuarwissenschaften an der Notre Dame University, Libanon.
Ihre Arbeit beschäftigt sich mit Datenanalyse und statistischen Methoden zur Messung und Analyse von Risiko, Zuverlässigkeit und Resilienz in kritischen Infrastruktursystemen. Insbesondere hat sie datengesteuerte Bayes’sche Methoden untersucht, um das Auftreten von Störereignissen in Infrastruktursystemen vorherzusagen und den Wiederherstellungsprozess des physisch gestörten Systems sowie indirekt betroffener Systeme stochastisch zu modellieren. Sie entwickelte auch Entscheidungsanalyse-Tools, um verschiedene Strategien zur Vorbereitung und Wiederherstellung von Investitionen für den Schutz ziviler Infrastrukturen zu bewerten.
Sie hat mehrere Publikationen verfasst und mitverfasst, von denen einige für unser Forschungsprojekt über die Resilienz der westdeutschen Kanäle (PREVIEW) relevant sind. Wir trafen uns wieder bei der ESREL in Hannover, und ich lud sie ein, die BAW zu besuchen und einige ihrer Ergebnisse in einer informellen Diskussion zu erläutern, insbesondere die Ergebnisse zur Resilienz und Risikobewertung und zur Entscheidungstheorie
Dr. Baroud besuchte zunächst die wasserbaulichen Versuchshallen der BAW mit den physikalischen Modellen. Sie war beeindruckt von den Möglichkeiten der BAW, dem Maßstab der Modelle und der Komplexität der Untersuchungen. Sie freute sich auch über die freundliche Atmosphäre in den Hallen und die Kollegen vor Ort, die gerne ihre Fragen beantworteten.
Nach dem Besuch der Versuchseinrichtungen folgte eine Diskussion, zu der alle Projektpartner von PREVIEW und die Kollegen von B4 eingeladen waren. Die Themen, die in der Sitzung besonders diskutiert wurden, waren die Maßnahmen zur Risiko und Resilienz des Infrastrukturnetzes und die multikriterielle Entscheidungsfindung bei gegebenen Resilienzmaßnahmen.
Schließlich gab uns Dr. Baroud einen Einblick in ihr neues Projekt über die Binnenschiffbarkeit und die Binnenschifffahrt in Bangladesch. Das Wasserstraßensystem in Bangladesch ist ein komplexes Netz, das durch das Ganges-Brahmaputra-Meghna Delta repräsentiert wird. Die Wirtschaft des ganzen Landes hängt stark vom Wasserstraßensystem ab, jedoch ist die Schiffbarkeit des Systems durch mehrere Faktoren gefährdet, wie z.B. den Transport von Sedimenten und Erosionen, die oft mit der globalen Erwärmung und dem Klimawandel zusammenhängen. Dr. Baroud und die anderen Projektbeteiligten konzentrierten sich zunächst auf die Entwicklung einer Karte, die die wichtigsten Wasserstraßen und Binnenhäfen von Bangladesch darstellen soll. Diese Aufgabe wurde mit Hilfe verschiedener Datenquellen wie Satellitenbildern, Volkszählungs- und Navigationsdaten gelöst. Laut Dr. Baroud muss Bangladesch definitiv mehr Kanäle aufbauen und die Baggertechniken verbessern, um die Wasserwege besser zu verwalten. Solche Entscheidungen können aus Ihrer Sicht nicht ohne wissenschaftliche und fundierte Forschung getroffen werden.
Weitere Informationen über die von Dr. Baroud durchgeführten Forschungsprojekte finden Sie auf ihrer persönlichen Homepage: https://engineering.vanderbilt.edu/bio/hiba-baroud
Ich hoffe, dass ich bald die Gelegenheit haben werde, Hiba wieder zu treffen und andere begeisterte Forscher wie sie kennen zu lernen. Dies ist nämlich auch ein wesentlicher Teil der Forschungsarbeit.

Verpasste Gelegenheit

Eine für den September 2020 organisierte gemeinsame Tagung  der Deutschen Wasserhistorischen Gesellschaft https://www.dwhg-ev.com mit und in der Bundesanstalt für Wasserbau musste abgesagt werden.

Wissen über das Gestern für Aufgaben von heute

Herstellen des Faschinenunterbaus einer Buhne, historisches Bildarchiv der BAW

Da die Organisation der Tagung weit fortgeschritten war, möchte ich hier auf einige der für die Tagung geplanten Themen hinweisen, da sie so auch später nicht stattfinden wird. Vielleicht stöbern Sie dann selbst ein wenig mit Hilfe der benannten Links und werden auch neugierig auf unsere nächsten Tagungen, die sich mit Sicherheit wieder spannenden Themen widmen werden. Vorbereitet war eine Tagung über die Transformationen des Wissens am Beispiel von Infrastrukturprojekten am Rhein seit Johann Georg Tulla (1770-1828) bis zu aktuellen Planungen. Der 250. Geburtstag des badischen Ingenieurs Johann Gottfried Tulla und der sich um seine „Zähmung“ des Rheins rankende Mythos war der Anlass, auf heutige wasserbauliche Infrastrukturprojekte zu blicken. Im Folgenden möchte ich einen Blick auf einige geplante Vorträge werfen.

Im Spiegel des Wassers – Eine transnationale Umweltgeschichte des Oberrheins  (1800-2000)

Prof. Dr. Christoph Bernhardt (Leibniz-Institut für Raumbezogene Sozialforschung)

Die Gedanken von Prof. Bernhardt lassen sich in der gleichnamigen Veröffentlichung  der Umwelthistorische Forschungen, Band 5. (Köln Weimar Wien: Böhlau, 2016, 569 S.) nachvollziehen. „Das zentrale Anliegen des auf der Habilitationsschrift Bernhardts basierenden Buches ist es, Grundfragen zum Verhältnis von Umweltgeschichte und sozialer Raumentwicklung zu analysieren. Zu diesen Grundfragen zählen etwa die Entwicklung wasserbaulicher Techniken, kollektive Verhaltensmuster in den Rheindörfern, Legenden um Ingenieure, Budgetdebatten um Wasserbauvorhaben und Konflikte zwischen Städten und Regierungen. Das Buch untersucht über das in seiner Zeit gigantische Begradigungsunternehmen hinaus auch die späteren Großprojekte zum Umbau des Oberrheins, von der Regulierung des Flussbetts im frühen 20. Jahrhundert über die Wasserkraftgewinnung in den 1920er Jahren bis zur Auenrenaturierung des späten 20. Jahrhunderts. “ (https://leibniz-irs.de/aktuelles/meldungen/2016/08/im-spiegel-des-wassers-eine-transnationale-umweltgeschichte-des-oberrheins-1800-2000/)

Akkumulationsstrecke Iffezheim – Speyer

Dipl.-Ing.(FH) Peter Hörter (Fachstelle für Gewässerkunde bei der Generaldirektion  Wasserstraßen und Schifffahrt), Dr.-Ing. Andrea Wahrheit-Lensing  (BAW)

Der Streckenabschnitt des Oberrheins von Iffezheim bis Mainz ist seit dem frühen 19. Jahrhundert von Ausbaumaßnahmen betroffen. Auch wenn die Tullasche Korrektur, die Begradigung des Rheins, von 1817 bis 1876 datiert wird, sind viele weitere Maßnahmen bis in die heutige Zeit erfolgt, um zum einen den von Tulla geplanten Zustand herzustellen, zum anderen die Folgen daraus zu bewältigen. So nehmen auch der Bau und die Anpassung von Buhnen zur Niedrigwasserregelung eine große Zeitspanne ein, die von 1907 bis heute andauert. Die Überlagerung verschiedener Einflussfaktoren, wie z. B. die Entwicklung von Maßnahmenwirkungen oft über Jahrzehnte hinweg, die abflussabhängige Sohlenmorphologie, die im Laufe der Zeit veränderliche Abflussaufteilung zwischen Vorland und Hauptstrom im Fall ausufernder Abflüsse oder der sukzessiven Veränderung der Vorlandstrukturen, erschwert immer wieder die Unterhaltung in der Strecke und die Prognose der Streckenentwicklung. Nach dem Bau der Staustufen im Oberrhein wird seit 1978 eine Geschiebezugabe unterhalb von Iffezheim benötigt, um die Sohlenlage unterhalb der staugeregelten Strecke zu halten, da der natürliche Geschiebedurchtransport an dieser Stelle unterbrochen ist. Eine Übersicht über die Ausbauarbeiten kann Kompendium der Wasserstraßen- und Schifffahrtsdirektion Südwest, Mainz, 2007 mit vielen weiteren Informationen https://hdl.handle.net/20.500.11970/105062) entnommen werden.

Die nunmehr seit fast 200 Jahren andauernden flussbaulichen Maßnahmen lassen sich auch in den Veränderungen der Wasserstände am Pegel Maxau erkennen. In den ersten ca. 50 Jahren nach Beginn der Korrektionen führten diese zu Absunk, danach und bis heute zur Erhöhung der Wasserstände für Niedrig-, Mittel- und Hochwasser. Mit der Einrichtung der Projektgruppe „Regulierungsbereich Iffezheim-Mainz“ wurde seitens der WSV im Jahre 2017 ein auf längere Zeit ausgerichtetes Projekt gestartet, welches bis 2027 die erforderliche Datengrundlage für weiterführende Untersuchungen schaffen und damit die hydraulisch-morphologische Optimierung der Strecke von Iffezheim bis Mainz im Rahmen der Erfolgskontrolle Rhein ermöglichen soll. Die Vorgehensweise ist mit Blick auf zukünftige Entwicklungen ausgerichtet, Datendefizite aus der Vergangenheit lassen sich damit nicht ausräumen.

Veränderung der niedrig-, Mittel- und Hochwasser am Pegel Maxau zwischen 1872 und 2010

Über den Rhein vor den Toren von Karlsruhe gibt es einen nicht nur informativen sondern auch sehr ästhetischen Film https: //www.youtube.com/watch?v=UEqNfYc1EuI  Beinahe ersetzt der Film die geplante Exkursion um Karlsruhe – und die „Tomateninseln“ aus dem folgenden Beitrag sind ebenfalls zu sehen.

Neue Inseln, dynamische Ufer und durchströmte Rheinarme am Oberrhein

Dr. Jost Armbruster (Regierungspräsidium Karlsruhe)

Vor der Regulierung gab es am Rhein viele tausend Inseln, mehr oder weniger durchströmte Flussarme, Sand- und Kiesufer. Mit der Regulierung gingen diese verloren. Tier- und Pflanzenarten, die auf diese Flächen angewiesen sind, gingen im Bestand stark zurück. Wegen des Ausbaus der meisten Flüsse in Europa sind viele Arten inzwischen europaweit bedroht. Im Rahmen des Europäischen LIFE+-Projektes „Rheinauen bei Rastatt“ wurden am Oberrhein drei Inseln  neu geschaffen. Zwei Altrheinarme werden wieder stärker durchströmt und Uferstrecken aktiv der dynamischen Entwicklung überlassen. Informationen zum LIFE+ Projekt „Rheinauen bei Rastatt“ erhalten Sie unter www.rheinauen-rastatt.de

Über das Wirken Karlsruher Wasserbauers Theodor Rehbock am Rhein und seinen Nebenflüssen. Ein Überblick anhand der Überlieferung im Archiv des Karlsruher Instituts für Technologie

Dr. Klaus Nippert (Karlsruher Institut für Technologie  – KIT – Archiv)

Herr Nippert ist Leiter des KIT-Archivs,  das das Langzeitgedächtnis des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist und in dem Informationen zur Geschichte der Einrichtungen sowie zu den Personen, die hier gelehrt, geforscht oder studiert haben, aufbewahrt werden (https://www.archiv.kit.edu/index.php). In der BAW ist Theodor Rehbock (1864-1950) insbesondere als Gründer des später nach ihm benannten Flussbaulabors in der TH Karlsruhe bekannt. Der im KIT-Archiv verwahrte Fotonachlass von Theodor Rehbock zeigt aber auch Aspekte seines Wirkens in Deutsch-Südwestafrika eingeordnet in den Archivführer  Deutsche Kolonialgeschichte. Auf diesen Teil der deutschen Geschichte wird gerade aktuell ein kritischer Blick gelenkt.

Lok im Rhein – Die Lok, die aus ihrem Dornröschenschlaf erweckt wird

Prof. i. R. Dr. Bernhard Forkmann (TU Bergakademie Freiberg)

Vor über 160 Jahren versank im Rhein bei Germersheim die Dampflokomotive „Rhein“. Die Suche nach der 1852 versunkenen Keßler-Lok 205 ist unmittelbar verknüpft mit dem Wandel einer Flusslandschaft im Zuge des Jahrhundertprojekts Tullas zur Rektifizierung des Rheins. Dabei konnten und mussten sich geophysikalische Methoden bewähren. Auch Rückschläge wie der gescheiterte Bergungsversuch von 2018 ließen das Suchteam nicht aufgeben. Nach einer erfolgreichen Bergung wäre die Lok „Rhein“ immerhin die älteste erhaltene Dampflok Deutschlands. Die Lok wurde 1852 in Karlsruhe bei der „Maschinenbau-Gesellschaft Emil Keßler“ für die Düsseldorf – Elberfelder Eisenbahngesellschaft gebaut. Der für den Transport eingesetzte Segler „Stadt Coblenz“ geriet in der Nähe der Stadt Germersheim in einen schweren Sturm, die Ladung verrutschte und die Lok versank. Mehr Informationen finden Sie unter  https://www.bahnwelt.de/projekte/lok-rhein

Engpassanalyse am Jungferngrund

Dipl.-Ing. Thorsten Hüsener (BAW)

Ein Ausgangspunkt für die Organisation einer gemeinsamen Tagung von DWhG und BAW in Karlsruhe, war das Interesse an einem gerade in einer großen Wasserbauhalle betriebenen Modell des Rheins im Bereich des Jungferngrunds. Das Modell ist Teil einer Untersuchung, mit dem die BAW das Projekt „Abladeoptimierung Mittelrhein“ der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) unterstützt. Das lang anhaltende Niedrigwasser im Jahr 2018 mit der damit einhergehenden Einschränkung der Rheinschifffahrt hatte die Bedeutung einer Entschärfung der Tiefenengpässe zwischen Mainz und St. Goar verdeutlicht. Einen ausführlichen Bericht zu den verschiedenen Untersuchungen der BAW findet man unter https://izw.baw.de/publikationen/geschaeftsberichte/0/BAW_Geschaeftsbericht_2018_web.pdf

Für die hydraulisch-morphodynamischen Untersuchungen wurde ein hybrider Modellierungsansatz gewählt, bestehend aus einem dreidimensionalen numerischen Strömungsmodell und einem gegenständlichen Geschiebetransportmodell mit teilbeweglicher Sohle. Das gegenständliche Modell (Längenmaßstab 1:60, Höhenmaßstab 1:50) bildet die Strecke bei Oberwesel, Rhein-km 549,0 bis 553,4 ab und erstreckt sich im Labor über insgesamt 85 m mit allen Ein- und Auslaufbauwerken. Die stark zerklüftete Felssohle im Untersuchungsgebiet hat einen signifikanten Einfluss auf die hydraulische Rauheitswirkung und die morphologischen Prozesse. Um die hochaufgelösten Sohldaten in Felsbereichen im gegenständlichen Modell zu berücksichtigen, wurde ein neues Herstellungsverfahren unter der Verwendung von CNC-gefrästen Formbauteilen entwickelt. Die Bereiche der Sohle, die eine Auflage aus Sand und Kies aufweisen,  wurden mit verschiedenen Kunststoffgranulaten unterschiedlicher Dichte aufgebaut, um die verschiedenen Geschiebefraktionen nachzubilden.

Modell mit Felsbereichen und Kiesbank. Rote Sedimentablagerungen entsprechen einem mittleren Kies, weiße einem Grobkies

„Zukunft Eider“ – erfolgreiche Geräteerprobung am Eider-Sperrwerk

Im Rahmen des Projektes „Zukunft Eider“ hat die Naturmessgruppe der BAW Hamburg in Zusammenarbeit mit dem WSA Tönning und dem Ingenieurbüro IMP Ingenieure, Oldenburg erfolgreich eine Geräteerprobung am Eider-Sperrwerk an der schleswig-holsteinischen Westküste durchgeführt. Es sollte ein Verfahren erprobt werden, mit dem nah am Bauwerk Durchflussmengen und Strömungsgeschwindigkeiten über den gesamten durchströmten Querschnitt erfasst werden.

Luftaufnahme Eider-Sperrwerk mit Messprofil für die Geräteerprobung (Quelle: BAW)

Hierfür sollen akustische Strömungsprofiler (ADCP) eingesetzt werden, die über den Messquerschnitt geführt werden. Dies ist mittlerweile ein Standard-Verfahren für derartige Fragestellungen.

Unter den gegebenen Randbedingungen stellen sich allerdings besondere Herausforderungen:

Zum einen findet die Messung in einem Bereich statt, der aus Sicherheitsgründen für Wasserfahrzeuge gesperrt ist. Dies bedeutet, dass eine unbemannte Trägerplattform eingesetzt werden muss, auf der die Messtechnik inklusive Datenerfassung und Stromversorgung untergebracht ist. Mittlerweile sind zahlreiche für diesen Zweck konzipierte autonome Fahrzeuge auf dem Markt verfügbar. Aufgrund der genannten Sicherheitsaspekte und der schwierigen Strömungsverhältnisse kommt diese Lösung jedoch nicht in Betracht. Ein Verdriften der Trägerplattform in das Sperrwerk muss auf jeden Fall vermieden werden. Deshalb wurde eine mobile Seilbahnanlage entworfen und gefertigt, die den Messquerschnitt mit einer Länge von ca. 350 m (!) überspannt. An dieser Anlage wird mittels einer Umlaufwinde die (ebenfalls selbst entworfene) Trägerplattform mit der Messtechnik geführt.

Geräteträger und Seilbahnanlage im Einsatz am Eider-Sperrwerk

Zum anderen dienen die Tests der Überprüfung, ob die eingesetzte ADCP-Messtechnik bei den schwierigen Strömungsbedingungen plausible Ergebnisse liefert. Bei einem Tidenhub von ca. 3 m treten nicht nur starke Gezeitenströmungen in beiden Richtungen des Eider-Sperrwerkes auf. Zusätzlich wird die Tide im Normalbetrieb durch das teilweise Schließen der Wehrtore gedrosselt, und zwar sowohl im Flutstrom (landeinwärts) als auch im Ebbstrom (seewärts). Hierdurch entstehen starke Verwirbelungen und Turbulenzen, die eine Messung mit akustischen Verfahren (ADCP) erschweren.

Die durchgeführten Tests haben ergeben, dass die ADCP-Messtechnik überwiegend gute und verwertbare Ergebnisse liefert. Lediglich in Phasen der voll entwickelten Tideströmung muss im strömungsabgewandten Bereich (lee-seitig) des Sperrwerks mit so starken Störungen gerechnet werden, dass die Messungen nicht verwertbar sind.

In dem nun erstellten Messkonzept wird daher vorgeschlagen, auf beiden Seiten des Sperrwerkes parallel zu messen, so dass man auf jeden Fall mindestens auf einem Messquerschnitt valide Strömungs- und Durchflussdaten erfasst.

ADCP-Querprofil während Flutstrom. Oben: Vertikalprofil der Strömungsgeschwindigkeit, die Strömungsschatten der Bauwerkspfeiler zeichnen sich deutlich ab. Unten: Lageplan mit eingezeichneten Geschwindigkeitsvektoren (tiefengemittelt).

Dieses Messkonzept wird nun gemeinsam mit den Kooperationspartnern der BAW im September 2020 in einem einwöchigen Untersuchungsprogramm umgesetzt, bei dem jeweils über den Zeitraum einer Tide (ca. 12,5 Stunden) die Strömungs- und Durchflussverhältnisse zu verschiedenen Betriebszuständen erfasst werden. Begleitend wird über den Zeitraum von ca. 4 Wochen gemeinsam mit dem WSA Tönning ein Netz aus 5 Unterwasserverankerungen in der Tideeider ausgebracht, mit dem gewässerphysikalische Zustandsgrößen wie Strömung, Salzgehalt, Temperatur und Sauerstoffgehalt gemessen werden.

Verfasst von Christian Maushake

Ich bin seit 1989 bei der BAW angestellt und beschäftige mich seit Mitte der 90-er Jahre mit Naturmessungen in Küstengewässern und Ästuaren, schwerpunktmäßig mit der Erhebung von Validierungsdatensätzen für die numerische Simulation

Digitale Vorlesungen (nicht nur) für die Corona-Zeit

Das Corona-Virus hat in den letzten Wochen für einige Veränderungen in unserem Alltag gesorgt und dabei auch Universitäten und Hochschulen vor die Herausforderung gestellt, ihre Präsenzlehre zumindest teilweise in eine digitale Umgebung umzuziehen.

Während die einen Universitäten kurzfristig verschiedene Live-Stream Formate realisiert haben, setzen andere Einrichtungen darauf, ihren Studierenden vorproduzierte Videos bereitzustellen. Gerade bei klassischen Vorlesungen ist das ein tolles Angebot für die Zuhörer, die für den Besuch der Vorlesung nun nicht mehr  an einen einzigen, festen (Präsenz-)Termin in der Woche gebunden sind.

Was für Studierende ein willkommener Service ist, bedeutet für Lehrbeauftragte allerdings erstmal ein großes Aufgabenpaket, bei dem in verhältnismäßig kurzer Zeit viel neues Material zu produzieren ist. Wie man auf dem Foto unten unschwer erkennen kann, macht dieses Schicksal in den aktuellen Tagen selbst vor unserer Leitungsebene keinen Halt 😉

(Nicht nur) für die Lehrbeauftragten der BAW haben wir daher kurzfristig eine Software beschafft, mit der Dozenten Bildschirmaufnahmen mit entsprechenden Kommentierungen erstellen können. Die Contenterstellung funktioniert damit komplett selbstgesteuert. Während etwa Herr Heinzelmann seine Vorlesungen meist früh am Morgen aufspricht, wenn er noch fast allein auf dem Stock ist, nehmen andere Kollegen ihre Folien an einem ruhigen Plätzchen bei sich zu Hause auf. Die fertigen Tonaufnahmen landen meist für eine kurze Nachbearbeitung auf meinem Schreibtisch und können dann direkt weiter an die Universitäten übermittelt werden. So ließen sich in den letzten Wochen mit einem einfachen Headset, den in der Regel ohnehin vorhandenen Powerpoint-Folien und einem schmalen Organisationsprozess tolle Resultate erzielen.  

Selbstverständlich können solche Videos nicht die persönliche Interaktion mit dem Dozenten in einem Seminarkontext ersetzen und nicht nur Studierende sind froh, wenn man sich in ein paar Monaten wieder gemeinsam an der Uni verabreden kann.  Allerdings entsteht (nicht nur in der BAW) gerade an vielen Stellen einiges an sehr hochwertigem Content, der sicherlich auch in kommenden Semestern die Lehre unterstützen und ergänzen können wird.

Verfasst von Laura Beuter

Als Teil des IZW-Teams kümmere ich mich um alle Themen rund um E-Learning und IZW-Campus.

PIANC-Bericht „FATIGUE OF HYDRAULIC STEEL STRUCTURES” veröffentlicht

PIANC – The World Association for Waterborne Transport Infrastructure hat im April 2020 den Bericht „Fatigue of Hydraulic Steel Structures“ veröffentlicht. Autor dieses Berichtes ist die PIANC INCom Arbeitsgruppe 189.

Die aus internationalen Fachexperten des Stahlwasserbau bestehende Arbeitsgruppe nahm ihre Arbeit 2016 auf und stellte den finale Bericht 2019 fertig. Das Referat Stahlbau/ Korrosionsschutz der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) war an der Erstellung des Berichts beteiligt und hat seine Erfahrungen zum Thema Ermüdung an Stahlwasserbaukonstruktionen in die Arbeitsgruppe eingebracht.

Der Bericht ist eine Zusammenfassung von internationalen Erfahrungen und des aktuellen Wissensstandes zum Thema Ermüdung an Stahlwasserbaukonstruktionen. Die diskutierte Problematik wird an vielen konkreten Beispielen aus der Praxis dargestellt, um das Ganze anschaulich und allgemeinverständlich zu gestalten.

Von Ermüdungsschäden spricht man, wenn eine statisch unkritische Belastung (Bauteilspannungen sind unterhalb der Streckgrenze des Materials) zyklisch auf eine Konstruktion einwirkt und es dadurch nach vielen Lastwechseln in Bauteil zu Schädigungen kommt.

In Deutschland ist die Bemessung von neuen Stahlwasserbaukonstruktionen durch die DIN 19704 und durch die DIN EN 1993-1 geregelt. Gefertigt werden Stahlkonstruktionen nach DIN EN 1090. Die Bewertung von bestehenden Konstruktionen erfolgt im Zuständigkeitsbereich der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) nach dem BAW-Merkblatt „Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Verschlüsse im Stahlwasserbau“ (TbVS). Zusätzlich zu diesen bei uns geltenden Regelwerken enthält der jetzt veröffentlichte PIANC-Bericht ergänzende Hinweise. Aus meiner Sicht sind insbesondere zu den nachfolgend aufgeführten Punkten Informationen enthalten, die sowohl bei der Neuplanung von Verschlüssen als auch beim Umgang mit alten Konstruktionen hilfreich sein können.

  • Benennung und Spezifizierung von stahlwasserbautypischen, ermüdungsrelevanten Einwirkungen,
  • Lokalisieren von ermüdungsrelevanten Konstruktionsdetails an typischen Stahlwasserbaukonstruktionen,
  • Bewertung von ausgewählten, typischen Details hinsichtlich ermüdungsgerechter Konstruktion, daraus werden Konstruktionsempfehlungen abgeleitet,
  • Der nicht zu unterschätzende Einfluss von Ungenauigkeiten und Fehlern bei der Fertigung sowie Möglichkeiten zur Korrektur und Verbesserung werden durch Beispiele dargestellt,
  • Es werden gängige Reparaturtechniken für Ermüdungsschäden zusammengestellt, bewertet und mit Beispielen illustriert.

Die PIANC ist eine technisch-wissenschaftliche Vereinigung des Hafen- und Wasserstraßenbaus und der Schifffahrt im See- und Binnenbereich. Wesentliches Ziel des Verbandes ist die Förderung der Entwicklungen bei Planung, Bau, Betrieb und Unterhaltung von:

  • Binnen- und Seewasserstraßen,
  • Binnen- und Seehäfen,
  • Küstenschutz und Meerestechnik.

Im Vordergrund stehen dabei umweltrelevante, wirtschaftliche und verkehrliche Aspekte.

Dem Verband gehören derzeit 40 qualifizierte Mitglieder (Regierungen, Oragnisationen, Verbände, etc.) sowie über 2.000 Einzelmitglieder und etwa 450 korporative Mitglieder aus 65 Ländern an. Das ermöglicht interdisziplinären Erfahrungsaustausch und Zusammenarbeit auf technisch-wissenschaftlichem Gebiet. Über PIANC bieten sich vielfältige Möglichkeiten, weltweite Kontakte aufzubauen und mit fachlich Gleichinteressierten an gemeinsamen Projekten zu arbeiten. Für die Bearbeitung besonderer Fragestellungen werden international besetzte Arbeitsgruppen mit zeitlicher Begrenzung gebildet. Die Arbeitsergebnisse werden in PIANC-Berichten veröffentlicht.

Qualitätssiegel für HENRY

Große Freude herrschte im Infozentrum Wasserbau (IZW) und bei allen weiteren Beteiligten als im März die Nachricht über den Erhalt des DINI-Zertifkats 2019 für HENRY eintraf.

Als eine der ersten Institutionen erhält die BAW für HENRY  – das offene Fachrepositorium für den Wasserbau – dieses bundesweite Gütesiegel für Open-Access-Publikationsdienste in der aktuellsten Version 2019.

DINI-Zertifikat_2019

Was wurde geprüft?

Im Rahmen des Zertifizierungsprozesses wurden die Leistungen für Autoren und Herausgeber, die Übernahme und Bereitstellung von Publikationen mit zugehörigen Metadaten und die öffentliche Bereitstellung überprüft. Zudem war die Sicherstellung der Auffindbarkeit der Publikationen Gegenstand der Begutachtung. Diese wurde von der Deutschen Initiative für Netzwerkinformationen e.V. (DINI) durchgeführt.

Das DINI-Zertifikat bestätigt:

  • HENRY ist auf dem aktuellen Stand der technischen Entwicklung.
  • Die Autoren und Herausgeber werden durch das HENRY-Team bestmöglich unterstützt.
  • Erhöhte Sichtbarkeit der hochgeladenen Publikationen auf der Webseite der BAW aber auch durch die Anbindung an weitere wissenschaftliche Portale (z.B. Google Scholar, BASE…)
  • Die Publikationen werden nachhaltig gesichert verbreitet und eine Langzeitarchivierung der Dokumente und Daten kann gewährleistet werden.
  • Die rechtlichen Aspekte bezüglich der Übertragung der Nutzungsrechte sind transparent dargestellt. Wie von DINI empfohlen, werden Creative-Commons-Lizenzen verwendet.

Weitere Informationen zum DINI-Zertifikat finden Sie hier .

Seit Langem betreibt die BAW eine aktive Open-Access-Strategie. Das Hydraulic Engineering Repository kurz HENRY – das offene Fachrepositorium für den Wasserbau – ist ein wesentlicher Teil davon. Im April haben wir einen weiteren Meilenstein erreicht: HENRY weist nun mehr als 7000 Fachpublikationen aus. Dabei handelt es sich um aktuelle und historische Dokumente, deren Volltexte frei zur Verfügung gestellt werden.

Das umfangreiche Sammlungsspektrum umfasst Publikationen der BAW, des Kuratoriums für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI) und der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV). Nationale und internationale Konferenzen, wie das kürzlich publizierte 43. Dresdner Wasserbau-Kolloquium 2020 oder auch die Coastal Structures Conference 2019 runden, um nur einige Beispiele zu nennen, das Portfolio ab.

HENRY, das weltweit größte institutionenübergreifende Repositorium für den Wasserbau, wächst jeden Tag ein wenig weiter. Wir sind stets auf der Suche nach neuen Kooperationspartnern und Publikationen, so möchten wir Sie gerne einladen, sich bei uns zu melden.

Neugierig geworden? Schauen Sie doch einfach einmal wieder bei HENRY vorbei.

Verfasst von Jana Haase

Seit Oktober 2019 bin ich Teil des IZW-Teams. Ich kümmere mich um vielfältige Themen rund um die elektronischen Angebote des IZW, wie z.B. IZW-Campus, Henry und andere.